電磁屏蔽原理.ppt

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1、<1>5.1電磁屏蔽原理<2>屏蔽的目的是采用屏蔽體包圍電磁騷擾源，以抑制電磁騷擾源對其周圍空間存在的接收器的干擾，或采用屏蔽體包圍接收器，以保護(hù)、避免騷擾源對其進(jìn)行干擾。屏蔽（Shielding）就是用由導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻慕饘倨帘误w將電磁騷擾源限制在一定的范圍內(nèi)，使騷擾源從屏蔽體的一面耦合或輻射到另一面時受到抑制或衰減。<3>電場屏蔽電磁場屏蔽磁場屏蔽電磁屏蔽<4>抑制電磁干擾的途徑抑源端的有效發(fā)射水平降低接收對發(fā)射的敏感性盡可能使耦合路徑失效具體的抑制技術(shù)，如屏蔽在實際工程中就是針對這些方面的不同需要而展開的。<5>靜電屏蔽導(dǎo)體內(nèi)電場為零。表面電場與導(dǎo)體表面垂直。整個導(dǎo)體等位。根據(jù)電磁

2、理論，處于靜電場中的導(dǎo)體，在靜電平衡的情況下，具有如下的性質(zhì)：電荷分布于導(dǎo)體表面。<6>對于外部電場影響：當(dāng)屏蔽體完全封閉時，無論空腔屏蔽體是否接地，屏蔽體內(nèi)部的外電場均為零。對于內(nèi)部電場影響：將空腔屏蔽體接地，使空腔屏蔽體外電荷通過導(dǎo)線進(jìn)入接地面，消除屏蔽體外部電場?；谇懊骒o電性質(zhì)，可用空腔結(jié)構(gòu)來進(jìn)行屏蔽。<7>以此為了全面的實現(xiàn)屏蔽的功能，靜電屏蔽基本原理包括如下兩個基本要點：良好的接地。完整的屏蔽導(dǎo)體。<8>交變電場屏蔽為了便于對交變電場屏蔽的理解，下面采用電路結(jié)構(gòu)來詮釋。沒有屏蔽Ug的影響通過電容直接作用于Zs。Ug的影響可通過減小電容（如：可使騷擾源與接收器盡量遠(yuǎn)）來減弱。Ug在

3、Zs的作用電壓：<9>有屏蔽Ug對Zs的影響會變得復(fù)雜起來（分析中可以略去C3）Ug在屏蔽體上感應(yīng)的電壓：U1對Zs的作用電壓：由感應(yīng)電壓公式可得，屏蔽體接地（Z1=0），將使Us=0，進(jìn)而可以實現(xiàn)對騷擾源產(chǎn)生騷擾電場的耦合抑制，實現(xiàn)對接收器的保護(hù)。<10>Note：對于有屏蔽體的情況，如果屏蔽導(dǎo)體沒有接地或者接地不良，由于電場耦合作用的增強(qiáng)，接收器上所感應(yīng)的騷擾電壓可能會比沒有屏蔽導(dǎo)體時的騷擾電壓還要大，此時騷擾比沒有屏蔽體時可能更加嚴(yán)重。交變電場屏蔽要求屏蔽體必須是良導(dǎo)體（如：金、銀、銅、鋁等）并且接地良好。交變電場屏蔽的基本原理：采用接地良好的金屬屏蔽體將騷擾源產(chǎn)生的交變電場限制在一定

4、的空間內(nèi)，從而阻斷騷擾源到接收器的傳輸路徑。<11>低頻磁場屏蔽對于低頻磁場（100kHz以下）的屏蔽，常須使用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（如：鐵、硅鋼片、坡莫合金等）。對于低頻磁場的情況，可以引入磁路的概念：磁通管形成的閉合回路。針對如下模型：定義磁位差：磁路中磁阻：如果截面均勻，則磁阻：<12>通常，由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率大得多，所以鐵磁材料的磁阻很小。將鐵磁材料置于磁場中時，磁通將主要通過鐵磁材料，通過外部的磁通相對較小，從而起到磁場屏蔽的作用。低頻磁場的屏蔽原理：利用鐵磁材料的高磁導(dǎo)率對騷擾磁場進(jìn)行分路。<13>對于低頻磁場屏蔽主要考慮如下幾個問題：所用鐵磁材料的磁導(dǎo)率越高、受磁

5、面積越大，則磁阻越小，磁屏蔽效果越好?？p隙切割磁力線會增大磁阻，則用鐵磁材料作的屏蔽罩，在垂直磁力線方向不應(yīng)開口或有縫隙。高頻時鐵磁材料的磁損耗（包括：磁滯和渦流損耗）較大，導(dǎo)磁率降低，則不能用于相應(yīng)屏蔽。對于外部磁場影響對于內(nèi)部磁場影響<14>高頻磁場屏蔽對于高頻磁場屏蔽需要采用低電阻率的良導(dǎo)體（如：銅、鋁等）。當(dāng)高頻磁場穿過良導(dǎo)體時，會在金屬板中形成感應(yīng)電動勢，進(jìn)而產(chǎn)生渦流。由渦流產(chǎn)生的反向磁場將抵消穿過金屬的原磁場，渦流產(chǎn)生的反向磁場會增加金屬側(cè)向的磁場，從而表現(xiàn)為磁力線繞過金屬。<15>對于外部磁場影響對于內(nèi)部磁場影響對于高頻磁場屏蔽也有如前面的兩種情況：良導(dǎo)體的高頻磁屏蔽可以通過如

6、下等效模型來分析：<16>對于高頻磁場屏蔽主要考慮如下幾個問題：頻率：頻率很高時，高頻磁屏蔽主要依賴屏蔽結(jié)構(gòu)和材料物理特性。一般情況，渦流產(chǎn)生的反向磁場不會大于原磁場。材料：良導(dǎo)體損耗小，產(chǎn)生的渦流強(qiáng)。厚度：由于高頻集膚效應(yīng)，高頻一般無需從屏蔽的角度考慮厚度，實際一般去0.2~0.8mm?？p隙：在垂直渦流方向一般不用有縫隙或開口。一般不應(yīng)大于波長的1/50~1/100。接地：一般無影響，但考慮到同時要電屏蔽時，則應(yīng)對屏蔽體接地。<17>電磁場屏蔽對于電磁場屏蔽需要同時抑制電場和磁場的影響。隨著頻率升高，輻射區(qū)域遠(yuǎn)區(qū)表現(xiàn)，這時電場騷擾和磁場騷擾需要同時屏蔽。在頻率比較低的情況下，電磁騷擾一般表

7、現(xiàn)為近區(qū)，這時其特性與騷擾源的性質(zhì)相關(guān)：高電壓小電流的騷擾源以電場為主，磁場騷擾可以略去，此時主要考慮電場屏蔽；低電壓大電流的騷擾源以磁場為主，電場騷擾可以略去，此時主要考慮磁場屏蔽。<18>電磁屏蔽理論主要有一下幾種：感應(yīng)渦流理論（簡明）電磁理論（復(fù)雜）傳輸線理論（適中）由傳輸線理論可以得到，金屬屏蔽體對電磁波的屏蔽效果包括：反射損耗、吸收損耗和多次反射損耗。